DE1814859A1 - Hydraulische Regelventil-Anordnung - Google Patents

Description

Hydraulische Hegelventil-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Regelventil-Anordnung für das hydraulische steuersystem von automatischen Pahrzeuggetrieben.

Bei einem bekannten, vollautomatischen Dreiganggetriebe für einen Personenkraftwagen kann beispielsweise der Betriebsbereich des hydraulischen Schalteteuersystems 10 bis 40 km/h für das Schalten vom ersten zum zweiten Gang und 30 bis 90 km/h für das Schalten vom zweiten zum dritten Gang unter Bezugnahme auf die Pahrzeuggesehwindigkeit und die Motordrosselklappenöffnung sein. Der ziemlich weite Bereich der Ganggeschwindigkeiten .hängt hauptsächlich von der Drosselklappenöffnung ab, die bei einer gegebenen Pahrzeuggeschwindigkeit den Gangwechselpunkt

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bestimmt. Ein 1-2-Gangwechselventil wird zum Wechsel vom ersten in den zweiten Gang bei im allgemeinen niedriger Geschwindigkeit wirksam, und ein 2-3-Gangwechselventil wird bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit vom zweiten zum dritten Gang wirksam. Der hydraulische Arbeitsdruck des Gangwechselventils ist ein Regeldruck, der aus dem Hauptleitungsdruck des hydraulischen Steuersystems moduliert und vermindert ist, so daß dieser Regeldruck nie den leitungsdruck übersteigt. Wenn der Regeldruck im wesentlichen als quadratische Kurve zunimmt, verläuft die Neigung der Niedriggeschwindigkeitsbereichskurve ziemlich allmählich im Vergleich zu der Kurve des höheren Geschwindigkeitsbereichs j infolgedessen nähert sich eine Regeldruckkurve, die eine genügende Druckveränderung zur Beaufschlagung des 1-2-Gangwechselventils im Bereich der niedrigen Geschwindigkeit vorsieht, bald der Sättigung zum Leitungsdruck an und sieht keinen Druck mehr zur Beaufschlagung des 2-3-Gangwechselventils im höheren Geschwindigkeitsbereich vor. Dann ist es vorzuziehen, dem Regeldruck zwei Charakteristik-Kurven aufzuzwingen, die einen stufenförmigen oder steilen Druckwechsel bei einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und einen ziemlich sanften quadratischen Verlauf über dieser Geschwindigkeit haben, so daß' genügend große Druckdifferenzen in dem niedrigen Geschwindigkeitsbereich zur Verfügung stehen, um das 1-2-Gangwechselventil zu beaufschlagen, und für die Beaufschlagung des 2-3-Gangwechselventils genügend große Druckdifferenzen in dem höheren Geschwindigkeitsbereich vorgesehen sind, was einen Bereich ziem-

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lieh steiler Neigung der quadratischen Kurve entsprechend dem Gangwechsel bedeutet.

Einer der bekannten Regler, der die vorerwähnten, ausreichenden Charakteristiken hat, verwendet den ieitungsdruck als Steuerdruck (Pilotdruck), so daß das Ventil als leckfreies Hochdruckventil hergestellt werden muß und hohe Fertigungskosten verursacht.

Bs ist ein Hauptgegenstand der Erfindung, eine Regelventilanordnung vorzusehen, die ausreichende Druckdifferenzen sowohl für das Schaltventil für den niedrigeren Geschwindigkeitsbereich als auch für das für den höheren Geschwindigkeitsbereich liefert.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine einfache Bauweise, vermindertes Lecken des Hydraulikmediums im Betrieb und eine verbesserte Charakteristik dieser Regelventilanordnung anzugeben.

Sie mit einem Leitungsdruckdurchlaß, einem Regeldruckdurchlafi und einem Steuerdruckdurohlaß versehene Regelventilanordnung nach der Erfindung enthält ein erstes Regelventil, das zwischen dem Regeldruckdurchlaß und dem Steuerdruckdurchlaß angeordnet ist, um bei einer vorbestimmten Drehzahl hydraulischen Druck dem Steuerdruckdurchlaß zuzuführen und diese Verbindung zwischen den beiden Durchlässen über der Torbestimmten Dreh-

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zahl zu unterbrechen, und ein zweites Regelventil, das zwischen dem Leitungsdruckdurchlass und dem Regeldruckdurchlaß angeordnet ist, um den Leitungsdruck zu regeln und den Regeldruck als Punktion der Drehzahl des Ventils weiterzuleiten, wobei das zweite Regelventil einen Ventilkörper aufweist, der durch den durch den Steuerdruckdurchgang zugefiihrten Steuerdruck radial nach innen gedrückt wird.

In den Zeichnungen zeigent

Fig. 1 einen Längs teilschnitt einer Ausfiihrungsform einer Regelventileinheit nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1 und

Fig. 3 und 4 zwei Diagramme mit den Geschwindigkeits-Druck-Oharakteristiken von zwei Ausf(ihrungsformen des Reglers nach Fig. 1.

Die Eingangswelle 1 in Fig. 1 wird von einer nicht dargestellten Ausgangswelle angetrieben und ist in dem automatischen Getriebe 2 gelagert. Auf der Eingangswelle 1 durch einen Keil 3 befestigt» wird der ölverteiler 4 in einem Eadteil des automatischen Getriebes 2 aufgenommen und trägt eiif Ventilgehäuse 5. Ein erstes Regelventil 6 mit einem Ventilkörper Ί und einer Feder 8, dl· den Ventilkörper 7 radial neon innen drückt, ist In dem Ventilgehäuse 5 vergleitbar angeordnet. Die Gleitaohse des Ventilkörpera 7 1st senkrecht zu der Achse der Eingangs-

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welle 1 gerichtet. Ein zweites Regelventil 9 mit einem Ventilkörper 10 und einer diesen radial nach außen drückenden Feder 11 iat in der diametral dem ersten Regelventil 6 gegenüberliegenden Richtung in dem Ventilgehäuse 5 vergleitbar angeordnet. Die Achse des Ventilkörpers 10 fällt mit der des Ventilkörpers 7 zusammen. Die nicht an den Ventilkörpern 7 und 10 anliegenden Enden der Federn 8 und 11 werden von Haltern 12 und 13 getragen, die an dem Ventilgehäuse 5 befestigt sind.

Eine Leitung 14, die mit einem Durchlaß 15 verbunden ist, führt Druckmittel unter Leitungsdruck, das in einer nicht dargestellten hydraulischen Steuervorrichtung reguliert wurde, der Regelvorrichtung zu. Eine Leitung 16, die mit einem Durchlaß 17 verbunden ist, liefert Druckmittel von moduliertem Regeldruck an das hydraulische Steuersystem, das als die jeweilige FahrZeuggeschwindigkeit darstellendes Steuerdruckmittel verwendet werden soll.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Ventilgehäuse 5 mittels Bolzen 18 an dem Ölverteiler 4 befestigt»

Sin Kanal 21 führt Druckmittel unter Leitungsdruck aus dem Durchlaß 15 zu dem zweiten Regelventil 9, ein. Kanal 22 führt modulierten Regeldruck zu dem Durchlaß 17 und zu dem ersten Re-

gelventil 6, und ein Kanal 23 führt Steuerdruck (Pilotdruck) von dem ersten Regelventil 6 zu dem oberen i'eil des zweiten Regelventils 9.

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Dae erste Regelventil 6 enthält eine Regeldruckaustrittsöffnung 24» die mit dem Kanal 22 in Verbindung steht, eine Steuerdruckaustrittsöffnung 25t die mit dem Kanal 25 in Verbindung steht und eine Abflußöffnung 26, die über einen nicht dargestellten Kanal mit einem ebenfalls nicht dargestellten, gemeinsamen Druckmittelbehälter in Verbindung steht. Der Ventilkörper 7 weist zwei Rippen 27 und 28 auf, die zwischen sich eine Nut 29 einschließen. Diese wirkt als Verbindungsdurchlaß für Druckmittel, das von der Regeldruckaustrittsöffnung 24 zu der Steuerdruckaustrittsöffnung 25 fließt. Die Durchmesser der Rippen 27 und 28 sind in später noch zu erklärender Weise entsprechend der gewünschten Charakteristik des Reglers dimensioniert.

Das zweite Regelventil 9 hat eine Leitungsdrucköffnung 30, die mit dem Kanal 21 in Verbindung steht, eine Regeldrucköffnung 31, die mit dem Kanal 22 in Verbindung steht, eine Ausflußöffnung 32, die mit dem nicht dargestellten Druckmittelbehälter in Verbindung steht, und eine Kammer 33, die mit dem Steuerdruck-Kanal 23 in Verbindung steht. Der Ventilkörper 10 hat zwei Verdickungen 34 und 35, die eine Nut 36 zwischen sich einscnließen. Diese wirkt als Durchlaß zwischen dem Leitungsdruck führenden Kanal 21 und dem Regeldruck führenden Kanal 22. Die Verdickung 34 hat einen größeren Durchmesser als die Verdickung 35J der obere i'eil der letzteren ragt in die Kammer 33 hinein und steht unter dem Steuerdruck (Pilotdruck)·

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Die Wirkungsweise der vorstehend erläuterten Regelventileinheit ist folgendet

In dem ersten Regelventil 6 fließt Druckmittel in die Nut 29 durch den Kanal 22 und die RegeldruckauBtrittsöffnung 24t so daß auf den Ventilkörper 7 entsprechend dem Flächenunterschied S₁ zwischen den Rippen 27 und 28 ein hydraulischer Druck wirkt, der ihn radial nach außen oder nach innen drücktf es wird angenommen» daß die Kraft radial nach außen gerichtet sei und Plusoder Minus-Werte entsprechend der Differenz zwischen den Flächen der Rippen 27 und 28 aufweist. Wenn die Summe dieser Kraft und der Zentrifugalkraft, die auf den Ventilkörper 7 wirkt, die anfängliche Druckkraft der Feder 8 übersteigt, verschiebt sich der Ventilkörper 7 nach außen, so daß die Rippe 27 die Regeldruckaustrittsöffnung 24 faat verschließt und die Durchflußmenge des Druckmittels begrenzt} das Oberlappen zwischen

der Rippe 28 und der Wandfläche 37 vermindert den Leckdurchtritt von Druckmittel zu der Abflußöffnung 26, und so wird der Druckmitteldruck in der Nut 29 gegenüber dem Regeldruck in dem Kanal 22 vermindert. Wenn sich die Summe der hydraulischen Kraft in der Nut 29 und der Zentrifugalkraft vermindert, drückt die Feder 8 den Ventilkörper 7 radial nach innen und öffnet di* Regeldruckaustritteöffnung 24» um die Durohflußmenge dee Druckmittels durch den Kanal 22 zu vergrößern, und schließt die Abflußöffnung 26, um den Leokauetritt von dieser eu vermindern. Infolgedessen hält der Steuerdruck Pp in der Nut 29 daa Gleiαh-

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gewicht nach folgender Gleichung«

Pp χ S₁ + Fc = Fs,

in der Pp der Steuerdruck in der Nut 29, S₁ die Flächendifferenz zwischen den Rippen 27 und 28, Pc die auf den Ventilkörper 7 ausgeübte Zentrifugalkraft und Ps die von der Feder 8 ausgeübte Druckkraft ist.

Wenn man den Regeldruck in dem Kanal 22 als Kurve GAB in Pig.3 wiedergibt, wird der Steuerdruck (Pilotdruck) als Kurve OEP oder Kurve CDE'P dargestellt. Nachdem die Zentrifugalkraft Pc einen vorbestimmten Wert überstiegen hat, verschiebt sich der Ventilkörper 7 entgegen der Federkraft Fs der hydraulischen Kraft, falls der Durchmesser der Rippe 27 größer als der der Rippe 28 ist, nach außen, schließt die Regeldruckaustrittsöffnung ab und öffnet die Abflußöffnung 26, so daß der Steuerdruck Pp längs der Linie ΕΪ oder E'P in Fig. 3 zu Null verkleinert wird. Wenn die Federkraft Ps verhältnismäßig groß ist und den Ventilkörper 7 in einigem Ausmaß in seiner Anfangsstellung hält, wird die Charakteristik des Steuerdrucks Pp als Kurve CDE¹P in Fig. 5 wiedergegeben.

In dem zweiten Regelventil 9 wird dieselbe Druckregelungsfunktion verwirklicht. Die Feder 11 drückt den Ventilkörper 10 radial nach außen, und der hydraulische Druck in der Nut 36, d.h. der auf die Plächendifferenz zwischen den Verdickungen

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34 und 35 wirkende Regeldruck, drückt den Ventilkörper 10 radial nach innen, da der Durchmesser der Verdickung 34 größer
als der der Verdickung 35 ist. Wenn der Steuerdruck null ist, ist die oben erwähnte G-leichgewichtsbedingung in diesem lall
folgende:

χ S₀ = Ps + Pc,

wobei P„ der Regeldruck in der Nut 36, Sp die Plächendifferenz zwischen den Verdickungen 34 und 35» Ps die von der Peder 11
ausgeübte Druckkraft und Pc die auf den Ventilkörper 10 wirkende Zentrifugalkraft ist.

Die Charakteristik des Regeldruckes P„ wird in Pig. 3 als Kurve CAB dargestellt.

Wenn der Steuerdruck durch den Kanal 23 der Oberseite des Ventilkörpers 10 zugeführt wird, wird eine radial nach innen drückende Kraft auf den letzteren ausgeübt. Dann ändert sich die Grleichung wie folgt;

P_G χ S₂ + Pp x S₅ = Ps + Pc
oder P_& χ S₂ = (Ps +Pc) - Pp χ S₅,

wobei P_G der Regeldruck, S₂ die Plächendifferenz der Verdickun gen des Ventilkörpers 10, Ps die von der Peder 11 ausgeübte
Druckkraft, Pc die von dem Ventilkörper 10 ausgeübte Zentrifugalkraft und S₅ die Kopffläche des Ventilkörpers 10 ist.

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Demgemäß fällt der Eegeldruck im Bereich CA oder OA' der niedrigen Geschwindigkeit, und der Ausgangsregeldruck wird als Linie GAB oder GHA¹B dargestellt, entsprechend dem Steuerdruck CE bzw. CDB'.

Eine andere Kegeldruck-Charakteristik ist in Pig. 4 gezeigt. Der hier dargestellte Regeldruck wird bei einem speziellen Ausbildungsfall des ersten Regelventils 6 erhalten, bei dem die Durchmesser der Rippen 27 und 28 des Ventilkörpers 7 gleich groß sind. In diesem Pail hat das kegelventil keine Druckregelungsfunktion, so daß der auf den Kopf des Ventilkörpers 10 über den Kanal 23 ausgeübte Steuerdruck der '""egeldruck selbst ist. Wenn die Flächendifferenz zwischen den Rippen 27 und 28 Null ist, trägt offensichtlich kein hydraulischer Druck zur Verschiebung des Ventilkörpers 7 bei, so daß bei der Vergrößerung der Zentrifugalkraft Pc der Ventilkörper 7 entgegen der Druckkraft der ^'eder 8 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit radial nach außen verschoben wird und den Steuerdruck führenden Kanal 23 von dem Regeldruck führenden Kanal 22 trennt und den Kanal 23 mit der Abflußöffnung 26 verbindet. So wird der Steuerdruck in dem Kanal 23 bei der Geschwindigkeit B nach Pig. 4 auf Null vermindert, so daß der Steuerdruck in dem Kanal 23 als Linie CABP in Pig. 4 dargestellt wird. So wird durch geeignete Auswahl des Durchmessers der Verdickung 35 des Ventilkörpers 10 der ^egeldruck als Linie G¹H¹AB in Pig. 4 dargestellt und dem hydraulischen Gangwechselsteuersystem des automatischen Getriebes durch den Kanal 22, den Durchlaß 17 und die Leitung 16

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zugeführt·

Demgemäß sieht die Regelventil-Anordnung nach der Erfindung eine steile oder stufenförmige Druckänderung im niedrigen Geschwindigkeitsbereich und eine ziemlich steile Druckänderung im höheren Geschwindigkeitsbereich vor und erzeugt so ausreichende Druokdifferenzen um in dem gewünschten Geschwindigkeitsbereich das 1-2-Gangwechselventil bzw. das 2-3-Gangwechselventil zu schalten.

Bs ist ersichtlich, daß die ^egelventil-Anordnung nach der Erfindung viele Vorteile aufweist, einschließlich der folgendem

1. die Hegelventile 6 und 9 sind mit ihren Ventilkörpern diametral zueinander auf entgegengesetzten leiten der Achse der Welle 1 angeordnet, so daß der maximale Durchmesser der umlaufenden Teile verringert wird und kein Gegengewicht zum Kraftausgleich erforderlich ist.

2. das erste und zweite Hegelventil 6 und 9 sind koaxial angeordnet, und die Innendurchmesser der Ventile können von außen nach innen aufeinanderfolgend vom ersten Regelventil 6 ab, d.h. ™ in Pig. 2 nach unten, abnehmen, so daß das Ventilgehäuse 5 _alls einem Stück gefertigt und leicht bearbeitet werden kann.

3. der Steuerdruck wird von dem Regeldruck durch den Kanal 22 reguliert, so daß der hydraulische Druck in dem Ventilgehäuse 5 wesentlich vermindert und die ölleckprobleme stark gegenüber bekannten Regelventilen verringert werden, die den hydrauli-

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- 12 sehen Leitungsdruck als den Steuerdruck benutzen.

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Claims (1)

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fat e η ta Ά ß X> τ il.c h.e :

ο Hydraulische Eegelventil-Anordnung mit einera Leitungsdruckkanal für die Zuführung von Le itungsdruck zu der Regelventil-Anordnung, einem Regeldruck-Kanal für die Fortleitung von Regeldruck von der Regelventil-Anordnung und einem Steuerdruck (Pilotdruck)-Kanal, um ein Drucksignal zum Modulieren des -^egeldrucks zu führen, da durch gekennzeichnet daß ein erstes Regelventil (6) zwischen dem Regeldruck-Kanal (17) und dem Steuerdruck-Kanal (23) angeordnet ist, um dem letzteren hydraulischen Druck bei einer vorbestimmten Drehzahl des Ventils zuzuführen und die Verbindung zwischen dem Regeldruck-Kanal (17, 22) und dem Steuerdruck-Kanal (23) über der vorbestimmten Drehzahl zu unterbrechen, und daß ein zweites Regelventil (9) zwischen dem Leitungsdruck-Kanal (21) und dem Regeldruck-Kanal (17, 22) angeordnet ist, um den Leitungsdruck zu regeln und den Regeldruck als eine Punktion der Ventildrehzahl weiterzuleiten, wobei das zweite Regelventil (9) einen Ventilkörper (1O) aufweist, der durch den Steuerdruck aus dem Steuerdruck-Kanal (23) radial nach innen gedrückt wird.

2» Regelventil-Anordnung nach Anspruch !,dadurch

gekennzeichnet, daß das erste Regelventil (6) einen Ventilkörper (7) mit zwei Rippen (27, 28)

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aufweist, zwischen denen derCRegeldruck so aufgenommen wird, daß er durch die Plächendifferenz zwischen den beiden Rippen (27, 28) auf den Steuerdruck moduliert wird.

3· Regelventil-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelventil (6) einen Vencilkörper (7) mit zwei Rippen (27, 28) von gleichem Durchmesser aufweist, zwischen denen der Regeldruck so geiührt wird, daß er unmoduliert dem zv/eiten Regelventil (9) als Steuerdruck zugeführt wird.

Vb/ie - 20 760

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